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石材幕墙的耐震性能试验

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(一)接合部分的强度试验

以下的试验,是对接合部分在惯性力作用下的安全性调查。

1.合钉板(dowel)的固定耐力试验

本试验如图7所示,将石材固定于试验装置,合板钉以加利用jig,在垂直方向连续施加荷重力,直到石材破裂为止。然后纪录最大荷重立及破坏性状。试验体为工地所使用之石材,表面处理过并烘乾。试体大小为250×250×石材的厚度d(mm)。试验体的个数,依照试验体的种类,表面载荷用及被面载荷用,各准备5个以上。又,用来试验的合板钉及填充合板钉穴的材料和形状,要与施工现场相同,施工样式也比需一样。

石材幕墙的耐震性能试验

2.石材预先压铸混凝土用的finishing connector的固定耐力试验

本试验如图8所示,将石材固定于试验装置,以混凝土为接著剂把jig固定后,在垂直及水平方向连续施加复合荷重力,直到石材破裂为止。然后纪录最大荷重力及破坏性状。试验体为工地所使用之石材,表面处理过并烘乾。试体大小为150×150×石材的厚度d(mm)。试验体的个数,依照试验体的种类,各准备5个以上。用来试验的finishing connector及接著剂的材料,要与施工现场相同。石材背面的设计有绝缘层时,浇铸混凝土于绝缘层。当石材背面的设计有绝缘层时,finishing connector的固定耐力试验也需测试。

石材幕墙的耐震性能试验

3.石材预先压铸混凝土用的躯体安装金属物的耐力试验

本试验如图9所示,将埋设安装躯体金属物的PC板固定于试验装置,以jig在垂直及水平方向连续施加复合荷重力,直到石材破裂为止。然后纪录最大荷重力及破坏性状。试验体为与工地所使用相同调和、养生处理过之躯体安装金属物埋设在裡面的混凝土板。试体大小1000×1000×PC板的厚度d(mm)。试验体的个数,依照试验体的种类,各准备3个以上。用来试验的finishing connector及接著剂的材料,要与施工现场相同。石材背面的设计有绝缘层时,浇铸混凝土于绝缘层。当石材背面的设计有绝缘层时,finishing connector的固定耐力试验也需测试。

石材幕墙的耐震性能试验

(二)动态变形能试验

本试验如图10所示,试验体依照实际施工方法安装完成后,模拟地震的摇晃,以正弦波形(参照图11)对试验体进行强制水平变位移动;然后观察构成材及安装部位的损伤脱落情形。同时,也观察试验体的层间变位应变性能。试验方法如附件1「非耐力牆之面内折断弯曲移动变形能试验方法(JSTM J2001:1998)」,「以乾式工法张贴之石材帐牆」及「以石材预铸PC板工法施工之帐牆」的动态变形能试验结果介绍为参考。

石材幕墙的耐震性能试验

1.以乾式工法张贴之石材帐牆

试验试体,以钢架组合成模拟躯体,尺寸600×800×20mm的石材20片,以hook bolt等之安装金属件,把内装石材贴挂于帐牆上,帐牆的一端设有『入リ隅上部』。

试验,第1阶段以1/300rad(加振震动数f=3.0Hz)、第2阶段以1/200rad(f=3.0Hz)、第3阶段以1/150rad(f=3.0Hz)、第4阶段以1/120rad(f=3.0Hz)、第5阶段以1/100rad(f=3.0Hz)、第6阶段以1/75rad(f=3.0Hz)、第7阶段以1/50rad(f=3.0Hz)来施行变形能震动试验。其结果,试验试体的目标层间变形角1/200为止的加振,都不会发生石材移动及勾型螺栓(hook bolt)的鬆动等异状。1/150的加振时,承受自身重量的石材开始有裂痕产生。1/120的加振时,石材缺角开始发生。1/100的加振时,在勾型螺栓(hook bolt)部位的石材开始有裂痕产生。1/75的加振时,勾型螺栓(hook bolt)破断。1/50的加振时『入リ隅上部』石材大块破裂。

以上的试验,是用来确认,中地震时,对于层间变形1/200,在机能上没有异状发生。又,大地震时,对于层间变形1/100,只有石材轻微破裂发生,构成部材无脱落现象。那就可以说,具有十分耐震安全性。

2.以石材预铸PC板工法施工之帐牆

试验试体,以H型钢组合成模拟躯体,有开口部的PC板(3975×3175×250mm)在加振方向及垂直方向各配置1块,在角落部位配置角落镶板(330×330×1990×160mm)配置成立体构面。

试验,第1阶段以±1/300rad、第2阶段以±1/100rad,实施静态变形能试验。之后,目标变形角±1/100rad、加振震动数0.017Hz,以正弦波形重複操作3回,实施动态变形能试验。其结果,PC板和锁定件的位移、鬆脱,PC板和角落镶板的位移、接合处产生裂缝、部材落下等都没有发生。本试验的层间变位应变性能设计条件(1)1/300rad时,接合处产生裂缝等支障没有发生,(2)1/100rad时,部材的脱落、破损等没有发生。若作以上的设计试验时,以本试验的设计条件而言,便可以说是具有十分耐震安全性。

(三)其他必要的试验

1.弯曲试验

本试验,如图12所显示,试验试体的span为200mm,2等分1线荷重方式,连续加载弯曲荷重,直到试验试体断裂,测量挠曲强度。石材试体和工地所使用的石材相同,乾燥后测试。试体尺寸100×300×石材厚度d(mm)。试验数量为5个。

挠曲强度计算公式

Fb =3PL/2bd2

Fb:挠曲强度(N/mm2)

P:弯曲荷重(N)

L:span跨距(mm)

b:试体宽度(mm)

d:试体厚度(mm)

石材幕墙的耐震性能试验

2.衝击试验

试验依JIS A1414的规定6.14衝击试验的标准进行。试验用衝击体有两种:质量30kg的沙袋衝击体及质量10kg的钢球衝击体。依实验目的,分别加以应用。如图13所显示,试验试体如工地安装法安装在振子式衝击试验机。衝击体放入保持箱,吊高以后,衝击体从保持箱瞬间放出,打到试验体的中央。落下的高度从10cm开始,直到试体被撞破,每次增加10cm的高度距离。每次落下的次数为3回。又,衝击时,试体中央的挠曲强度以移动测速装置测定,同时观察试体的破损状况。

石材幕墙的耐震性能试验

3.水密试验

水密试验,如图14所显示,试验装置是由试验试体、压力箱、水喷雾装置、送风机、压力调节机、脉动发生装置、压力测定器所组成。试验试体的室内面,全面以每分钟4L/m2的水量均等喷雾。同时,以平均压力(49.0、147.0、245.0、392.0、539.0、735.0、980.0、1225.01568.0 Pa)为中心、週期2秒正弦波的脉动压力,10分钟内加压,1分钟内减压,依顺序施行。观察试验体是否从室内侧漏水。

石材幕墙的耐震性能试验

4.耐风压试验

耐风压试验,如图15所显示,由试验试体及耐风压试验机构城压力箱。压力箱以空气加压或减压,造成试验试体的正压或负压荷载,其目的为确认对风压力的安全性。荷载压力试验有两种:阶段性静风压及阶段性脉动风压。阶段性静风压是在检测试体的主要点变形及确认应力定量数值。阶段性脉动风压是在观察试体的疲劳及拨音异常点之有无。

石材幕墙的耐震性能试验

作者:桥本 敏男(日本建材试验中心中央试验所、构造群组负责人)

参考文献

1.建築工事標準仕樣書,同解說JASS 9張り石工事:(社)日本建築學會。

2.建築工事標準仕樣書,同解說JASS 14カㄧテソウォㄧル工事:(社)日本建築學會。

3.非構造部材の耐震設計指針,同解說および耐震設計,施工要領:(社)日本建築學會。

4.外裝構法耐震マニュアルㄧ中層ビル用ㄧ:(財)日本建築セソタㄧ。

5.宮廳施設の總合耐震計畫基準及び同解說:(社)公共建築協會。

6.鐵骨建築物の非構造部材の設計,施工に關する調查報告:(社)鋼材俱樂部。

7.地震と建築:大崎順彥。

8.JIS A 1414建築用構成材(パネル)及びその構造部材の性能試驗法:日本規格協會發行。

9.建材試驗情報1991 VOL.27「非耐力壁の動的變形能試驗」:(財)建材試驗セソタㄧ。

10.建材試驗情報1992 VOL.28「複合カㄧテソウォㄧルの對衝擊試驗」:(財)建材試驗セソタㄧ。

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